制备工艺对(Mn,Fe)2(P,X)(X=Ge,Si,B)化合物磁性和磁热效应的影响

2021-06-01赵婧婷伊博乐特古斯

内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版) 2021年3期

关键词：磁场

赵婧婷, 伊博乐,2, 特古斯,2

(1.内蒙古师范大学物理与电子信息学院,内蒙古呼和浩特 010022;2.内蒙古自治区功能材料物理与化学重点实验室,内蒙古呼和浩特 010022)

基于磁热效应的磁制冷技术因其环保、节能等优点,受到广泛的关注[1-2]。1917年P.Weiss和A.Picard[3]通过实验发现金属Ni具有磁热效应; 此后P.Debye[4]于1926年,W.F.Giauqu[5]于1927年发现绝热去磁可用于制冷,促进了磁制冷技术的发展。虽然具有磁热效应是所有磁性材料的特点,但是绝大多数磁性材料的磁热效应较小,并无实用价值。1997年,美国能源部Ames实验室的V.Pecharsky和Gschneidner发现Gd5Si2Ge2材料在室温附近的巨磁热效应[6],引起国内外对室温下磁制冷材料研究新热潮。2002年,O.Tegus等[7]成功制备了具有Fe2P-型六角结构的巨磁热材料MnFeP0.45As0.55,其最大磁熵变在0～2 T和0～5 T磁场变化下分别为-14.5 和-18 J/(kg·K)。随后,众多研究者对Fe2P-型MnFeP1-xAsx系列合金开展了广泛研究[8-15]。O.Tegus等[16-19]又尝试用Ge、Si元素代替部分As,发现该合金可保持巨大的磁热效应。考虑到合金原材料成本,研究者用Si元素部分或全部代替Ge元素。此后,F.Guillou等[20]报道以B元素作为替代元素加入MnFe(P,Si)中,不但减小了热滞,而且有助于磁热效应的提高。除了利用化学元素替代以外,一些研究者们也通过优化(Mn,Fe)2(P,X)(X=As,Ge,Si,B)系列化合物的制备工艺来调整其居里温度以及提高磁热效应[21-23]。本文主要研究不同制备工艺、不同热处理温度和时间、淬火和缓慢冷却等对Fe2P-型(Mn,Fe)2(P,X)(X=Ge,Si,B)化合物磁性和磁热效应的影响。